簡(jiǎn)化電動(dòng)機運動(dòng)的光電定位控制電路

　　用來(lái)實(shí)現定位控制的光電技術(shù)可提供一種用固定標志點(diǎn)結合線(xiàn)性或旋轉運動(dòng)部件來(lái)實(shí)現簡(jiǎn)單可重復運動(dòng)的方法，這種方法既花錢(qián)不多，又便于設計。圖 1 所示的簡(jiǎn)單而又基本的設計能實(shí)現順序位置控制，它利用了與一對光電管并聯(lián)工作的一個(gè)功率運放的快速響應時(shí)間。由此實(shí)現的一種元件數量很少的系統，能在明確規定的工作環(huán)境下，具有很高的可靠性、準確性以及可重復性。圖 1 所示電路使用一個(gè)功率運放將一對光電管的差分輸出組合起來(lái)，驅動(dòng)電動(dòng)機向適當的方向轉動(dòng)，直至兩個(gè)光電管電流相等，由此實(shí)現順序位置控制。當你一瞬間將一個(gè)固定輸入電流切換到放大器的輸入端時(shí)，使放大器驅動(dòng)電動(dòng)機按所需方向轉動(dòng)時(shí)就會(huì )使電動(dòng)機在兩個(gè)標志點(diǎn)之間運動(dòng)。當未達到標志點(diǎn)而輸入電流被切斷時(shí)，CF上的電荷繼續為電動(dòng)機提供動(dòng)力。
　　為確保電動(dòng)機向所要求方向持續轉動(dòng)，當第一個(gè)光電管被照亮時(shí)，電動(dòng)機就接收到該光電管輸出產(chǎn)生的增力。當第二個(gè)光電管被照亮時(shí)，其電流使電動(dòng)機反轉，從而系統鎖定在標志點(diǎn)處。使用差分配置可消除由于光電器件的溫度不穩性和時(shí)間不穩定性所造成的誤差。整個(gè)系統使用一個(gè)簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)（如圖 1 所示）來(lái)產(chǎn)生正向和反向兩種轉動(dòng)。由于電動(dòng)機響應時(shí)間和系統慣性在不同的應用場(chǎng)合相差很大，你可以根據應用場(chǎng)合選擇CF和RF來(lái)實(shí)現合適的阻尼。CF必須足夠小，以使電動(dòng)機在標志點(diǎn)通過(guò)第二個(gè)光電管之前實(shí)現反轉，否則，系統會(huì )繼續運動(dòng)到下一個(gè)標志點(diǎn)。如果CF的值過(guò)小，則會(huì )發(fā)生嚴重的過(guò)沖或振蕩，導致傳動(dòng)系統故障，甚至燒毀電動(dòng)機。

圖1，光電電路采用一個(gè)功率運放來(lái)實(shí)現順序位置控制。

　　為將過(guò)沖減到最低程度，圖1中的RF1和 RF2將控制環(huán)路穩定在增益為1的點(diǎn)。你也可以施加一個(gè)制動(dòng)力來(lái)縮短響應時(shí)間，方法是用RL和CL建立一個(gè)超前網(wǎng)絡(luò )，使放大器根據傳感器輸出的變化來(lái)修正電動(dòng)機的驅動(dòng)。圖1中的電動(dòng)機具有14V的 EMF（電動(dòng)勢），并能在反轉時(shí)在導通輸出晶體管上加上 46V 的電壓。這時(shí)的功耗是最壞情況下的功耗，你必須對照 SOA（安全工作區）核查這一功耗。圖2示出了光束傳感器的最佳校準情況。你只要將光束對準每個(gè)光電二極管的工作區，就可實(shí)現最佳的校準。光束必須照射到每個(gè)光電二極管光敏區的一半。當確定“孔”的大小時(shí)，要考慮光束位置與光電二極管之間的距離。如果光束過(guò)大，傳感器在定位范圍內不產(chǎn)生任何變化。光束太小則會(huì )在光電敏感區之間沿中心線(xiàn)產(chǎn)生一個(gè)非線(xiàn)性傳送函數。這種非線(xiàn)性使人們難以選擇電路阻尼電容器值CF的電容值，而且要求使用亮度更高的光源。

圖2，在光束-傳感器最佳對準的情況下，光束照射到每個(gè)二極管光敏區的一半。

　　圖3顯示了在不使用數模變換的情況下，如何將一個(gè)非雙極信號用于集成有數字控制的系統。當邏輯線(xiàn)路為低電平時(shí)，信號二極管不導通。這一條件允許光電二極管對電路進(jìn)行控制。Line2上的高電平使電流流入求和點(diǎn)，并使放大器擺動(dòng)到負電平。Line1上的高電平使求和點(diǎn)電平高于地電平，并使放大器擺動(dòng)到正電平。只要選擇一個(gè)能使邏輯電平高得足以由每個(gè)光電二極管提供至少2倍的最大電流的電阻值，該電路就可保持對系統的控制，而不管光電二極管的信號如何。

圖3，本電路將數字控制信號分配給圖1所示電路。

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